2018—2020年我国安全科学的研究态势：产出、合作与热点

李 杰，伊宏艳

(1.中国科学院 文献情报中心，北京 100190；2.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院，辽宁 葫芦岛 125105)

不同国家或地区学者论文的发表情况已经成为衡量区域产出和研究态势的基本指标之一，能够揭示区域特定研究的活跃程度和研究产出绩效。LIU等[1]对我国1986—1990年天文学论文产出进行分析，揭示了该时期我国天文学领域研究的基本态势。XU等[2]基于MEDLINE数据库，对我国神经科学的研究态势进行了分析，回顾了1984—2001年我国该时期神经科学的发展情况。余莉[3]通过SSCI数据库，对SSCI收录的我国社会科学文献的基本状况进行了研究，为我国学者认识我国社会科学的国际研究态势和影响力提供了基础依据。此外，大量学者针对我国相关科研的产出与合作也进行了分析，促进了学者对相关领域研究态势的认识[4-5]。安全科学领域学者论文的产出情况，同样表征了过去一段时间学者对安全问题的研究和关注情况。李杰等[6]借助2008—2017年的国际安全期刊论文数据，首次对国内外的安全科学研究态势进行了全面分析，随后又在综合卷的研究基础上进一步采集了国内外火灾安全期刊的数据，分析了国内外火灾科学的研究态势[7]。

1 材料与方法

2021年1月24日，从科睿唯安的Web of Science平台中，按照文献[6]的安全科学综合期刊列表，采集了全球学者在2018—2020年发表的9 722篇安全期刊论文，并在该数据集中提取了我国学者所发表的2 510篇论文。以这2 510篇论文为对象，应用文献计量和知识图谱的方法对其进行分析。文献计量学方法是指采用数学、统计学等量化分析方法，对科技文献的相关指标进行分析，以挖掘和呈现科学技术研究特征的领域。科学知识图谱方法则是在文献计量学和数据可视化的背景下发展起来的文献分析方法，是目前文献计量分析的前沿方法。刘则渊等[8]将知识图谱定义为：以知识领域为研究对象，以显示知识的发展进程与结构关系为目的的一种图形。笔者所分析的对象知识域为2018—2020年我国学者在23本安全综合期刊上发表的论文，并通过这些论文来揭示过去三年我国学者论文的产出和合作态势。

利用VOSviewer[9]和自主开发的BAT科技文本分析工具对数据进行处理。VOSviewer是莱顿大学科学技术元勘中心开发的针对科技文本数据进行量化分析和可视化展示的工具，在科学领域得到广泛的应用和认可。笔者主要利用VOSviewer提供的期刊耦合，国家/地区、机构、作者的产出和合作，产出的研究热点进行分析和可视化。BAT软件则主要用来对数据进行提取和预处理，并将处理后的数据导出为Web of Science格式，用于进一步在VOSviewer中的深入挖掘和分析。

2 结果与分析

2.1 时间产出趋势

2018—2020年，我国学者产出安全科学论文2 510篇，总量全球第一(美国2 350篇，排名第二)。2018—2020年我国安全科学论文产出趋势如图1所示，可以看出我国安全科学研究的论文产量在逐年增加，且占全球论文份额也在提高。在时间趋势上，我国的论文产出总量与全球总量趋势一致，均呈增长趋势。我国学者的论文量占全球论文总量的比例都在20%以上，且呈逐年增长的趋势，2020年我国安全科学论文占比达到28.39%。

图1 2018—2020年我国安全科学论文产出趋势

2.2 期刊产出分布

图2 我国学者发表安全科学论文所在国际期刊的耦合网络

通过对23本样本期刊进行耦合分析(对应的耦合网络如图2所示)，将期刊划分为过程安全、安全科学与事故预防、可靠性与系统安全、风险与灾害研究4个大类。其中，我国学者的论文主要发表在《过程安全与环境保护》(468篇，占18.6%)、《可靠性工程与系统安全》(412篇，占16.4%)、《工业过程损失预防杂志》(293篇，占11.7%)、《安全科学》(278篇，占11.1%)、《事故分析与预防》(224篇，占8.9%)、《IEEE可靠性汇刊》(167篇，占6.7%)等期刊上。前6本期刊的载文量占我国国际论文数量的73.4%。在23个样本期刊中，我国学者在《IEEE可靠性汇刊》上的发文量达到该期刊总载文量的55.9%，在《风险与可靠性杂志》的发文量达到该期刊总载文量的50.3%，可见这两本期刊在2018—2020年有一半以上的论文来自我国。此外，我国学者在《工业过程损失预防杂志》(占44.9%)、《过程安全与环境保护》(占40.5%)、《可靠性工程与系统安全》(占35.6%)、《随机环境研究与风险评估》(占31.1%)的发文量也超过了30%。我国学者国际期刊论文发表情况如图3所示。

2.3 空间产出与合作

在国家或地区的合作与产出层面上，2018—2020年我国发表的安全国际期刊论文与67个国家或地区建立了广泛的合作关系，合作的主要国家或地区如图4所示。在整个时间区间，我国与美国合作了340篇论文，占到我国发文总数的13.35%，随后依次是澳大利亚(125篇，占4.98%)、加拿大(105篇，占4.18%)和英国(103篇，4.10%)。从合作时序分布来看，美国、澳大利亚、加拿大和英国与我国的合作论文数始终排在前4位，是我国安全科学国际论文产出的主要合作对象。

我国安全科学国际期刊论文的机构产出合作分布如图5所示，可以看出产出合作以高产机构形成了不同的合作群落。2018—2020年，我国发文排名前10的机构依次是中国矿业大学(121篇)、清华大学(121篇)、中国科学院(107)、北京航空航天大学(95)、南京工业大学(82)、中南大学(76)、电子科技大学(74)、同济大学(71)、北京理工大学(69)、东南大学(63)。以代表性的高产机构中国矿业大学和清华大学、北京航空航天大学、中南大学、中国科学院、南京工业大学、北京理工大学和电子科技大学形成了7个不同的合作群。同时，在我国的合作网络中出现了一批国际机构，如荷兰代尔夫特理工大学、以色列电力公司、美国麻省大学、比利时安特卫普大学和鲁汶大学。这些国际机构，在我国安全科学研究的国际化进程中发挥了重要的作用。

图3 我国学者国际期刊论文发表情况

图4 2018—2020年与我国合作的主要国家或地区

图5 我国安全科学国际期刊论文的机构合作分布

我国安全科学国际期刊论文机构产出20强如图6所示。2018年，中国科学院以发文39篇排名第一，随后依次为北京航空航天大学、中国矿业大学、电子科技大学和中国石油大学。2019年，中国科学院排名下降到第三，而中国矿业大学和清华大学在国际发文中开始表现突出，排名分别上升到第一和第二。2020年，清华大学发文排名上升到第一，南京工业大学的排名显著上升至第二(2018年排名第19，2019年排名未进入20强)，而中国矿业大学的排名由2019年的第一下降到2020年的第四。

图6 我国安全科学国际期刊论文机构产出20强

2.4 作者产出与合作

2018—2020年，我国安全科学国际期刊论文的作者合作网络如图7所示。过去三年，来自常州大学的Jiang Juncheng发表论文44篇，位于我国学者发文排名的第一位，其主要从事化工过程的安全研究，研究成果主要发表于《工业过程损失预防杂志》(23篇)、《过程安全与环境保护》(12篇)、《安全科学》(5篇)和《过程安全进展》(5篇)等期刊上。排名第二的是北京科技大学的Peng Rui，其主要从事系统可靠性分析与优化、系统的保护和维修策略研究，研究成果主要发表于《可靠性工程与系统安全》(19篇)、《风险与可靠性杂志》(4篇)和《IEEE可靠性汇刊》(3篇)等期刊上。来自我国台湾云林科技大学从事过程安

图7 2018—2020年我国国际期刊论文的作者合作网络

全研究的Shu Chimin与我国大陆学者合作发表了27篇论文。来自中国石油大学(华东)的Chen Guoming发文22篇，主要发表在《工业过程损失预防杂志》(13篇)、《过程安全与环境保护》(8篇)和《安全科学》(1篇)。来自中国矿业大学从事煤与瓦斯研究的Wang Kai发文21篇，主要发表在《过程安全与环境保护》(12篇)、《工业过程损失预防杂志》(6篇)和《过程安全进展》(3篇)。来自南京工业大学的Wang Zhirong发文21篇，主要发表在《工业过程损失预防杂志》(6篇)、《过程安全与环境保护》(6篇)、《过程安全进展》(5篇)和《安全科学》(3篇)。

在这些高产学者中，我国学者与国外学者进行了广泛的合作。代表性的国外学者有以色列电力公司从事可靠性研究的Levitin Gregory(合作发文35篇)、荷兰代尔夫特理工大学从事过程安全的Reniers Genserik(合作发文28篇)、美国麻省大学从事可靠性研究的Xing Liudong(合作发文27篇)、意大利米兰理工大学Zio Enrico(合作发文16篇)、加拿大纽芬兰纪念大学从事过程安全与风险研究的Khan Faisal(合作发文15篇)、美国中弗罗里达大学从事交通安全研究的Abdel-Aty Mohamed(合作发文14篇)。

2.5 热点产出分布

论文的关键词是学者在发表论文时根据研究主题选取的能够代表研究内容的术语或词组，是论文内容的高度凝聚。因此，对高频关键词的分析，能够表征所分析论文集合的热点内容。通过VOSviewer提取2018—2020年关键词词频不小于10次的384个关键词，绘制我国国际期刊论文热点关键词的密度图，如图8所示。关键词的节点越大，则关键词在论文中出现的频次越高。词频排名前10的关键词分别为Modeling(建模或模型，455次)、Systems(系统，231次)、Optimisation(优化，177次)、Reliability(可靠性，165次)、Performance(表现或绩效，157次)、Risk(风险，154次)、Behavior(行为，143次)、Safety(安全，136次)、Impact(冲击或影响，122次)和Simulation(仿真，122次)。这些高频关键词直接反映了建模类论文在我国学者论文中占有较高比例，而仿真是我国学者常用的方法。在整个研究主题中，我国学者研究的热点主题包含系统安全与风险、优化问题、可靠性问题和行为研究(包含人的行为、实验中燃烧等行为)等方面。

图8 2018—2020年我国国际期刊论文的热点关键词

2018—2020年我国安全科学国际期刊论文的关键词聚类结果显示，过去三年我国安全科学研究集中在5个方面：① 燃烧、爆炸和煤矿安全，在该聚类中数值模拟、仿真和计算流体力学(CFD)是主要研究方法。②可靠性，在该聚类中建模、优化、可靠性、设计、算法、网络、失误、退化和维修性是热点研究内容，建模、优化和算法是核心的研究方法。③灾害、安全与风险管理，在该聚类中，安全与风险的绩效(表现)、气候变化、脆弱性、韧性、感知和地震等是研究的热点内容，文献计量学、结构方程模型、地理信息系统和大数据是主要研究方法。④系统安全与风险评价，在该聚类中，研究热点主要集中在风险评估、事故研究、不确定性、决策等，贝叶斯网络分析、事故树和层次分析法是主要研究方法。⑤交通安全，热点研究主题为碰撞、伤害严重程度、司机、道路、车辆和速度等涉及交通安全的内容，常用的分析方法为预测、支持向量机、机器学习、回归分析、分类、统计分析等。

3 结论

(1)2018—2020年，我国安全科学国际期刊论文呈增长趋势。过去三年我国学者的年产出论文量占国际期刊论文总量的比例均超过了20%，2020年占比达到28.39%，可见我国已经成为世界范围内安全科学研究最为活跃的国家之一。

(2)我国安全科学国际期刊论文主要发表在过程安全、安全科学与事故预防、可靠性与系统安全、风险与灾害4类期刊群。来自期刊《过程安全与环境保护》《可靠性工程与系统安全》《工业过程损失预防杂志》《安全科学》《事故分析与预防》《IEEE可靠性汇刊》的论文占总论文的73.4%，是我国安全学科领域学者发表论文的核心载体。

(3)在空间产出维度上，我国在国际安全科学中与其他国家或地区建立了广泛的合作关系，其中美国、澳大利亚、加拿大和英国是我国安全科学研究的主要合作伙伴。在机构层面上，中国矿业大学、清华大学、中国科学院、北京航空航天大学和南京工业大学等是我国安全科学国际期刊论文的核心产出机构。

(4)在作者维度上，以高产学者为核心形成了多个群落。其中，常州大学的Jiang Juncheng以44篇论文排第一位，年均发文14.7篇，北京科技大学从事可靠性研究的Peng Rui和中国石油大学从事过程安全研究的Chen Guoming也表现突出。从作者分布来看，从事过程安全与可靠性研究的学者是我国国际论文发表的主要研究力量，在国际上具有较高的学术影响力。

(5)在研究热点分布上，模型或建模是我国学者发表国际期刊论文的重要方法。研究热点主题集中在系统、可靠性、行为等方面，研究热点采用的方法主要为建模、优化和仿真。研究热点被划分为燃烧、爆炸和煤矿安全，可靠性，灾害、安全与风险管理，系统安全与风险评价和交通安全5个方面。